钛合金表面稀土搪瓷涂层的制备及性能研究

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1、沈阳工业大学硕士学位论文摘要钛合金具有优良的常温性能，但高温下抗氧化性能和抗腐蚀性能不很理想。搪瓷属非晶结构，具有较强的抗氧化、抗腐蚀性能，涂敷在钛合金表面能够起到很好的保护效果。搪瓷的力学性能较差，稀土由于其特殊的电子结构及高熔点等特性近年来在搪瓷工业得到广泛应用。本文研究了稀土添加到搪瓷涂层中对其抗腐蚀，抗氧化性能，磨损性能，抗拉强度等力学性能的影响。目前搪瓷釉料的预置主要有浸涂、喷涂等几种常规方法，其缺点是涂层厚度往往不够均匀，同时二者还受到基体形状的限制，尤其是对试样边角处理上，因此在使用中具有一定的局限性。针对上述方

2、法存在的不足，我们提出了采用电泳沉积技术在Ti60合金表面预置搪瓷涂层。本论文研究了一种适合于钛合金表面涂搪的电泳液配方，对影响电泳沉积涂层的各种因素进行了探讨，优化了电泳工艺参数，研究了电泳涂搪动力学规律及速度控制步骤，确定了电泳沉积预置搪瓷涂层的最佳工艺条件，研究了瓷釉粉微粒表面烧结工艺，并分析了电泳搪瓷涂层的组织形貌和相组成，同时比较了普通搪瓷涂层和稀土搪瓷涂层对合金抗高温氧化性能、耐高温腐蚀性能、磨损性能及抗拉强度的影响。本论文研究表明，电泳搪瓷涂层的最佳工艺条件为：粉浆浓度为150-2009／L，电压为15—20V，

3、沉积时间为3—5s，极间距为1．5—2．5cm，轻搅拌或不搅拌，在100。C真空条件下干燥1h。电泳后在850。C．900。C—F烧结20-40min成型。研究结果表明，涂层致密、厚度均匀，与基体结合良好，且搪瓷涂层与基体界面处不存在明显的元素互扩散。Ti60合金在700℃下氧化后，表面形成一层明显的氧化层，且动力学曲线基本遵循抛物线规律，施加普通搪瓷和稀土搪瓷涂层后，由于涂层与基体合金相近的热膨胀系数及搪瓷较高的热稳定性，试样在高温下氧化后，涂层／合金界面仍然有很好的结合。在7009C涂盐腐蚀和熔盐腐蚀条件下Ti60腐蚀动力

4、学符合抛物线规律，施加普通搪瓷和稀土搪瓷涂层后，显著提高了Tj(；【)合金的腐蚀性能，未见明显腐蚀，涂层／台金界面与涂层烧结时起始状态相比无显著变化。沈阳工业大学硕士学位论文施加普通搪瓷涂层后，基体合金的耐磨损性能明显提高，搪瓷涂层的磨损呈现脆性剥落特征，这种脆性剥落源于滑动过程中涂层磨损表面的裂纹形成及其扩展。添加稀土后对搪瓷的脆性有所改善。稀土的高熔点能够在搪烧过程成为形核剂从而更好的抑制搪瓷内氧向基体的扩散，由拉件断口形貌可以看出添加稀土后氧脆层减小。关键词：钛合金，电泳，搪瓷，稀土氧化物．2．沈阳工业大学硕士学位论文T

5、heStudyofTechicsandPropertyofElectrophresis-REEnamelCoatonTitaniumSurfaceAbstractAlthoughtitaniumalloyhasexcellentperformanceatnormaltemperature，theresistancetooxidationanderosionisnotideal．Becauseofthenoncrystallicstrcture，enamelhaseminentpropertyintheseaspect，SOca

6、nprotectalloy．DuetOitsspecialelectronicstructureandhighmeltingpointofRE(rareearth)hasbeenappliedwidelyinindustrytoimprovethemechanicalpropertyofenamelreecntlyyears．ThesepaperstudytheeffectofREonthewearingqualityandtensilstrengthwhentheyareaddedtotheenamel．Prefabrica

7、tingenamelflitismain／yusedsuchnormalmethodsasdippingandspraycoating．But，thethicknessofthecoatingobtainedisnotuniform．Comparedwithporcelaindippingandspraycoating,electrophoreticdeposition(EPD)hasgreatadvantages．Forexample，thereisnolimitationintheshapeofmatrixandtheth

8、icknessofcoatingiseven．AkindofelectrophoreticsolutionadaptedtOprefabricatingenamelonTi60alloyWasstudied．Theprocessingparameterswereoptimiz